Los astrofísicos rusos han estudiado un gran agujero negro en el Universo primitivo.

Un grupo internacional de científicos, incluidos astrofísicos del Instituto Ruso de Física y Tecnología de Moscú, ha estudiado un blázar muy brillante y muy distante de nuestra galaxia: un agujero negro supermasivo que emite ondas de radio directamente hacia la Tierra. Los investigadores miraron básicamente al pasado, ya que la señal de este agujero negro tardó 11 mil millones de años en llegar hasta nosotros. El blazar “iluminó” a los científicos sobre un momento en que nuestro Universo era casi 10 veces más joven. Esto confirmó la teoría de que la densidad de materia en el Universo primitivo era mucho mayor que la actual, lo que a su vez fortalece la teoría del Big Bang. El trabajo fue publicado en la revista Astrophysical Bulletin, editada por el Observatorio Astrofísico Especial de la Academia de Ciencias de Rusia.

Primero, recordemos qué son los blazares y en qué se diferencian de los agujeros negros y cuásares ordinarios. En los centros de la mayoría de las grandes galaxias se esconden agujeros negros supermasivos: objetos con masas que van desde millones a miles de millones de veces la de nuestro Sol. Cuando la materia (gas, polvo, estrellas) cae sobre un agujero negro, forma un disco de acreción, una estructura caliente que irradia intensamente en todo el espectro electromagnético. Los cuásares son el tipo de núcleos galácticos activos más potentes y luminosos. Su luminosidad puede ser miles de veces mayor que la luminosidad de toda la galaxia madre, que está formada por cientos de miles de millones de estrellas. Los cuásares son tan brillantes que son visibles desde los confines del Universo observable. Algunos cuásares (sólo hay entre un 10 y un 15 % de ellos) también son “radio ruidosos”: emiten una radiación potente en el rango de radio. Esta radiación se genera en chorros: estrechos haces de plasma expulsados ​​desde las proximidades del agujero negro central a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Por eso los científicos llaman blazares a aquellos cuásares de radiofrecuencia cuyos chorros se dirigen casi exactamente a la Tierra y que poseen un brillo mayor que todos los tipos de agujeros negros conocidos. La variabilidad de su brillo se observa en todo el rango electromagnético, desde la radiación gamma y los rayos X hasta las ondas de radio, lo que permite registrarlos a enormes distancias.

Como informó el MIPT a MK, varios grupos científicos observaron el blazar PKS 1614+051, ubicado a una distancia colosal de nosotros – más de 11 mil millones de años luz, durante 27 años. Para lograr estos objetivos, los científicos utilizaron un impresionante conjunto de instrumentos de observación: el singular radiotelescopio ruso RATAN-600 y el Gran Telescopio Azimutal (BTA) con un sexto espejo principal, perteneciente al Observatorio Astrofísico Especial de la Academia de Ciencias de Rusia, dos radiotelescopios de 32 metros RT-32 del Instituto de Astronomía Aplicada de la Academia de Ciencias de Rusia en Buriatia, un radiotelescopio de 22 metros en Crimea RT-22, varios telescopios ópticos en Rusia y Estados Unidos.

La radiación que los científicos ahora reciben de esta fuente fue emitida cuando el Universo tenía sólo entre un 10 y un 15% de su edad actual.

Alexander Popkov, investigador del Laboratorio de Investigación Fundamental y Aplicada de Objetos Relativistas del Universo en el MIPT, habló sobre la investigación.

– ¿Qué tiene de interesante e inusual el blazar observado?

- Éste es el objeto más distante de nosotros de los blazares bien observados. Hemos probado todas las hipótesis y modelos creados por los científicos respecto a este tipo de blazares. También pudimos revelar por primera vez a través del análisis que hay una gran nube de hidrógeno girando alrededor de este agujero negro. Se esperaba que esto fuera exactamente lo que ocurría en el Universo temprano, cuando era mucho más denso. Se formaron muchas estrellas nuevas y agujeros negros, había menos helio y más hidrógeno. Las primeras estrellas jóvenes estaban compuestas casi en su totalidad de hidrógeno. Eran enormes, vivieron muy poco tiempo y explotaron.

- ¿Y de qué se forman las estrellas ahora?

– Nuestro Sol es la tercera generación de estrellas, contiene hidrógeno, mucho más helio y elementos pesados. Otra diferencia entre la nueva generación de estrellas es que se forman con menos frecuencia que la primera generación. Esto sucede porque en el espacio hay mucha menos materia y nubes de gas de las que puedan nacer.

– ¿Podemos decir que observando el blazar PKS 1614+051, vemos el pasado?

-Sí, así es. Observamos y resumimos toda la información recibida al respecto por diferentes grupos científicos. Por primera vez hemos combinado datos ópticos y de radiofrecuencia. En particular, el hecho de que el blazar emite debido a la interacción con el entorno, y que este entorno, es decir, la nube de hidrógeno situada a su lado, gira muy rápidamente.

– ¿Cómo puede este conocimiento ayudar a construir un modelo de “creación del mundo”?

– En primer lugar, ayudarán a crear un modelo más preciso del desarrollo del Universo en el momento de la aparición de los agujeros negros supermasivos, y quizás responder a la pregunta de cómo se formaron la materia oscura y la energía oscura. Actualmente existen diferentes modelos de partículas de materia oscura que interactúan débilmente o no interactúan en absoluto con la materia ordinaria, y no sabemos si pueden formar sus propios cúmulos y formaciones.

Observar PKS 1614+051 durante casi tres décadas ha sido como ver una película sobre la vida de un motor cósmico gigante en el Universo temprano, sólo que en cámara muy lenta.